Spolehlivé vakuové zásobování při izokinetickém odběru vzorků v čistých místnostech

Obrázek 1: Dvě redundantní Mink MV klešťové vakuové čerpadla od Busch v technické místnosti laboratořního centra. / Fig. 1: Two redundant Mink MV claw vacuum pumps from Busch in the engineering room of the laboratory centre.

Obrázek 2: Funkční princip klauzové vakuové pumpy Mink. / Obrázek 2: Princip činnosti klauzové vakuové pumpy Mink.

Trvalé a spolehlivé měření částic ve vzduchu čistých prostorů centra José-Carreras pro somatickou buněčnou terapii na Univerzitní klinice Regensburg je nezbytné. Izokinetické odběry vzorků ve pěti sterilních pracovních boxech probíhají přes definovaný proud vzduchu, ve kterém je měřena početnost částic. Proud vzduchu je generován vakuovými čerpadly Mink MV od firmy Busch Vakuumpumpen und Systeme, jejichž inteligentní pohon umožňuje přesné dávkování požadovaného množství vzduchu kolem měřicí sondy, aniž by po ročním provozu [stav k květnu 2015] došlo k jakékoli nestabilitě, poruše nebo dokonce výpadku.

Centrum José-Carreras pro somatickou buněčnou terapii (JCC) je specializované centrum pro vývoj a výrobu buněčných terapeutik, které bylo vybudováno v letech 2008 a 2009. Jedná se o zařízení Univerzitní kliniky Regensburg, umístěné v klinice a poliklinice pro vnitřní lékařství III. Výstavbu centra financovala Nadace José-Carreras pro leukémii e.V., Evropská unie v rámci regionální podpory a Univerzitní klinika Regensburg. Centrum nabízí všechny technické možnosti pro vývoj moderních buněčně založených terapeutických přístupů pro použití v klinických studiích a představuje tak důležitou infrastrukturní podmínku pro řadu translational výzkumných projektů nejen samotné univerzitní kliniky.

Pro aseptickou výrobu léčiv – mezi něž patří i produkce buněčných terapeutik v JCC – stanoví pokyny EU pro správnou výrobní praxi (EU-GMP) nepřetržité sledování počtu částic v nejvyšší třídě čistoty A. Měření částic v čisté místnosti třídy A probíhá přímo v JCC pomocí pěti instalovaných sterilních pracovních boxů prostřednictvím trvalých izokinetických odběrů vzorků. Přitom je přes počítačový analyzátor částic odsáván část vzduchu, který musí přesně odpovídat objemovému průtoku 1 kubický stopa za minutu (1 cfm), což odpovídá 28,3 litru za minutu. Počítačový analyzátor měří laserem počet částic na definované množství vzduchu a předává naměřené hodnoty nezávislému monitorovacímu systému, ve kterém jsou uloženy přípustné limity. Při překročení limitu systém spouští optický a akustický alarm. Nejenže je tak sledován počet částic, ale také přesná dodržování požadovaného objemového průtoku na jednotlivých analyzátorech částic, protože jen tak lze správně posoudit naměřené hodnoty vůči limitům uloženým v EU-GMP pokynech na kubický metr vzduchu. Jakmile je překročen nebo podkritický požadovaný objemový průtok, systém rovněž spustí alarm (Flow-Alarm).

Původně byl pro každý jednotlivý analyzátor částic použit suchý rotační vakuační kompresor, který generoval objemový průtok. Tento systém však měl dvě velké nevýhody: Za prvé, neměl redundanci. Pokud by jeden vakuační kompresor selhal, nemohl by být použit příslušný analyzátor částic a tím i celý sterilní pracovní prostor. Za druhé, staré čerpadla neuměla regulovat průtok, takže nebylo možné kompenzovat kolísání objemových průtoků a opakovaně docházelo k Flow-Alarmům. Vakuová čerpadla již po několika letech vykazovala výrazné známky opotřebení a musela být postupně vyměněna.

Pro operativní vedoucí laboratoře, Dr. Andreu Hauser, to byl nepřijatelný stav, zvláště když jsou poruchy nepřetržitého sledování částic během výroby léčiv extrémně kritické. Po každém Flow-Alarmu musela být provedena nákladná diagnostika a analýza, a analyzátory částic byly případně odeslány k přezkoušení a novému kalibrování. To představovalo jak vysokou časovou, tak finanční zátěž, která převyšovala pořizovací cenu nového vakuačního čerpadla. Technický technik Erich Six proto kontaktoval firmu Busch Vakuumpumpen und Systeme, která s ním vyvinula nový koncept: Centrální vakuové zásobování pro všechny analyzátory částic se dvěma vakuačními čerpadly, pracujícími podle Mink Klauen-Vakuumprinzip a vybavenými inteligentním pohonem s frekvenčním měničem, který umožňuje řídit čerpadla tak, aby stále dodávala požadovaný výkon, i když se mění procesní podmínky. V květnu 2014 byly v technickém centru JCC instalovány dva Mink MV 0040 D Klauen-Vakuumpumpen, které jsou provozovány redundantly. To znamená, že je v provozu pouze jedno čerpadlo, zatímco druhé je v pohotovostním režimu. Obě nová čerpadla jsou naprogramována tak, aby přesně dodržovala normální průtok 28,3 litru za minutu na analyzátorech částic. Kompletní řízení vakua bylo interně naprogramováno a realizováno technikem Bernhardem Hornem.

Mink Klauen-Vakuumpumpen pracují suchým režimem, což znamená bez provozních médií v kompresní komoře a bez kontaktu. Díky bezkontaktní práci nevzniká opotřebení, na rozdíl od suchého rotačního kompresoru. To je jedním z důvodů, proč tento typ vakuačních čerpadel trvale dosahuje požadovaného sacího výkonu. Provoz bez provozních médií a bez opotřebení činí Mink Klauen-Vakuumpumpen téměř bezúdržbovými. Obě čerpadla jsou připojena k budovému řídicímu systému, který je nepřetržitě monitoruje a okamžitě hlásí případné poruchy. Vakuový systém je v provozu 24 hodin denně, přičemž řízení čerpadel bylo navrženo tak, aby se střídala a obě měla stejnou provozní dobu. V případě poruchy jednoho z čerpadel by řídicí systém okamžitě zajistil, že druhé čerpadlo přejde do provozu, a nedošlo by tak k výpadku vakuové dodávky.

Tato nová vakuová technologie je v centru José-Carreras v provozu od května 2014, zatím nedošlo k žádným Flow-Alarmům v čisté místnosti ani k jiným poruchám či přerušením vakuové dodávky. Dosud [únor 2017] nebyly nutné žádné údržbové práce na vakuačních čerpadlech. Proto jsou Dr. Andrea Hauser a technik Erich Six přesvědčeni, že se rozhodli pro optimální řešení vakuové výroby pomocí technologie Mink.